- •Т.М. Царенко
- •Содержание
- •Предисловие
- •Сквозь волшебный прибор Левенгука На поверхности капли воды
- •Введение
- •Цели и задачи изучения курса «микробиология с основами вирусологии»
- •Программа курса «микробиология с основами вирусологии»
- •Тема 1. Введение в микробиологию
- •Тема 2. Возникновение и развитие микробиологии
- •Тема 3. Морфология и структурно-функциональная организация прокариот
- •Тема 4. Физиология прокариот
- •Тема 5. Рост, размножение, культивирование прокариот
- •Тема 6. Генетика прокариот
- •Тема 7. Участие микроорганизмов в процессах трансформации основных биогенных элементов
- •Тема 8. Систематика и классификация прокариот
- •Тема 9. Экология прокариот
- •Тема 10. Основы вирусологии
- •Рабочий план Для специальности 1-02 04 04-03 – Биология и охрана природы
- •Тематический план лекций
- •Тематический план лабораторных работ
- •Теоретические основы курса
- •Форма и размеры прокариот
- •Структурно-функциональная организация клеток прокариот.
- •Структурно-функциональная организация клеток прокариот.
- •Запасные вещества прокариот
- •Эндоспоры и другие покоящиеся стадии бактерий.
- •Генетика прокариот
- •Рост и размножение прокариот
- •Скорость размножения прокариот
- •Питание прокариот
- •Пищевые потребности прокариот.
- •Как правило, факторы роста необходимы бактериям в ничтожно малых концентрациях.
- •– Зависимый от бактериохлорофиллов бескислородный фотосинтез;
- •Основные типы питания прокариот
- •Отличия бактериального фотосинтеза от фотосинтеза растений
- •4. Защита хлорофилла в клетке от фотоокисления.
- •Классификация прокариот
- •6. Характеристика групп прокариот.
- •Проблемы систематики прокариот
- •Группы основной категории і (грамотрицательные эубактерии, имеющие клеточную стенку)
- •Группы основной категории іі (грамположительные эубактерии, имеющие клеточные стенки)
- •Группа основной категории III (зубактерии, лишенные клеточной стенки: микоплазмы, или молликуты)
- •Группа основной категории IV (Archaeobacteria)
- •Характеристика групп бактерий
- •Архебактерии
- •Трансформация основных биогенных элементов микроорганизмами
- •Метаболизм прокариот
- •Метаболизм прокариот. Анаболизм. Катаболизм
- •Катаболизм прокариот
- •Биосинтез липидов
- •Прокариоты и окружающая среда
- •Влияние физических и химических факторов среды на бактерии
- •Микрофлора воздуха, воды и почвы
- •Микрофлора почвы
- •Динамика численности микроорганизмов различных типов почв
- •Структура микробоценоза почвы
- •Основы вирусологии
- •Вирусы, история науки.
- •Структурная организация вирусов.
- •Специфичность и происхождение вирусов.
- •Структурная организация вирусов
- •Характеристика нуклеиновых кислот вирусов
- •Морфотипы бактериофагов – это различные морфологические группы бактериофагов, способные лизировать культуры микроорганизмов. Выделены 6 групп.
- •Специфичность и происхождение вирусов
- •Классификация вирусов использует различные свойства вирусов, особенности их строения и взаимодействия с клеткой хозяина. Наиболее известна классификация по типу нк вируса (табл. 9).
- •Цикл репродукции вирусов
- •Лабораторный практикум Рекомендации студентам при подготовке к занятию
- •Информационный материал
- •2. Характеристики рода клостридий.
- •Вопросы для зачета по микробиологии с основами вирусологии
- •Царенко Таисия Михайловна микробиология с основами вирусологии Теоретические основы, лабораторный практикум, контрольные вопросы
- •210038, Г. Витебск, Московский проспект, 33.
Питание прокариот
Химический состав прокариотной клетки.
Пищевые потребности прокариот.
Факторы роста. Ауксотрофы, прототрофы.
Типы питания и группы микроорганизмов по типу питания.
Бактериальный фотосинтез и его типы. Отличие бактериального фотосинтеза от фотосинтеза растений.
Химический состав клеток прокариот близок к таковому (в принципе) эукариот. 70–80 % состава клеток прокариот составляет вода. На остальные вещества приходится 10–30 % сухого вещества клетки. Сухое вещество клетки составляют белки, липиды, полисахариды, НК, низкомолекулярные вещества органического происхождения, минеральные соли. На долю белков приходится 50–80% сухой массы, встречаются специфические аминокислоты – мезо-ДАП, дипиколиновая кислота и др.
В прокариотной клетке – 60 типов т-РНК, около 600 видов и-РНК, ДНК представлена одним видом, но может быть несколько копий. В клетке может быть около 1 млн молекул метаболитов, 2000–2500 видов белков.
Элементарный состав представлен 50% – углерод, 20% – кислород, 10–15% – азот, 10 – водород, 2–6% – фосфор, доли процента составляет наличие других элементов.
Пищевые потребности прокариот.
Прокариоты нуждаются в питательных веществах. Пища, поступающая в клетку, служит источником энергии для поддержания жизни и строительным материалом для синтеза клеточных структур. Чем больше готовых соединений для поддержания жизни должен получить микроорганизм из внешней среды, тем соответственно ниже уровень его собственных биосинтетических способностей. Для биосинтеза основных макромолекул клетка в качестве источников питания должна получать углерод, кислород, водород, азот, фосфор, серу и другие элементы в виде более или менее сложных соединений.
Пищевые потребности источники биогенных элементов. Углерод – наиболее важный элемент клетки. По отношению к источнику углерода для конструктивного обмена все прокариоты делятся на две группы: автотрофы, потребляющие в качестве главного источника углерода углекислый газ, и гетеротрофы, усваивающие углерод из органических соединений. Для большинства гетеротрофов оптимальным и наиболее доступным источником углерода служат углеводы. В форме углеводов одновременно с углеродом в клетку поступают кислород и водород.
Помимо углеводов, хорошим источником углерода для многих бактерий являются многоатомные спирты и аминокислоты. Некоторые виды прокариот способны усваивать углерод из органических кислот.
Ограниченное число бактерий потребляет восстановленные соединения углерода. Так, использование углеводородов характерно для коринебактерий, микобактерий и псевдомонад. Общее число органических соединений, потребляемых в качестве источника углерода различными гетеротрофными микроорганизмами, чрезвычайно велико. Этим и объясняется главенствующая роль прокариот в круговороте углерода.
Для синтеза аминокислот, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов бактериям необходим азот. В природе азот встречается в форме окисленных и восстановленных соединений, а также в виде молекулярного азота атмосферы.
Большинство прокариот потребляют азот в восстановленной форме в виде солей аммония и аммиака (NH3). Многие бактерии используют органические азотсодержащие вещества – белки, аминокислоты, мочевину, разрушая их с выделением аммиака. Окисленные формы азота – нитриты, нитраты – также усваиваются различными группами бактерий. Среди прокариот известно большое число организмов – бактерий, актиномицетов, цианобактерий, способных фиксировать молекулярный азот атмосферы для построения всех необходимых компонентов клетки.
Фосфор в клетках прокариот входит в состав важнейших органических соединений – нуклеиновых кислот, фосфолипидов, коферментов. Такие соединения фосфора, как АДФ и АТФ, являются аккумуляторами энергии клетки и играют важную роль в метаболизме. Источником фосфора для бактерий в основном служат фосфаты калия или натрия, а из органических соединений нуклеиновые кислоты.
Сера в клетке прокариот в основном встречается в восстановленной форме и входит в состав аминокислот, витаминов и кофакторов (биотин, кофермент А и др.). Наиболее важным компонентом, содержащим серу, является цистеин. Атомы серы в большинстве других содержащих серу соединений клетки (метионин, биотин, тиамин) происходят из SH-группы цистеина. Источником серы для большинства микроорганизмов служат сульфаты, которые в клетке восстанавливаются в сульфиды. Некоторые бактерии нуждаются в соединениях, содержащих серу в восстановленной форме, таких, как сероводород, тиосульфат, цистеин и метионин.
Для нормального роста и развития прокариот необходимы ионы металлов, представленные макроэлементами, такими, как калий, кальций, магний, железо, и микроэлементами. К микроэлементам относятся марганец, молибден, цинк, медь, кобальт, никель, магний и др.
Ионы металлов входят в состав жизненно важных метаболитов бактериальной клетки. Так, кобальт является активатором ферментов транспорта электронов в окислительно-восстановительных реакциях цикла Кребса. Железо и молибден необходимы бактериям для синтеза ферментов, участвующих в процессе азотфиксации.
Существует антагонистическое действие некоторых ионов. Например, ионы натрия угнетают рост молочнокислых микробов. Галофильные бактерии, наоборот, нуждаются в ионах натрия.
Факторы роста. Факторами роста называются органические соединения, которые не синтезируются многими прокариотными организмами, но без которых жизнь клетки оказывается невозможна. К таким соединениям относятся аминокислоты, пурины, пиримидины, витамины и др. Эти соединения прокариоты должны получать из среды.
Бактерии, нуждающиеся в каком-либо факторе роста, называются ауксотрофными по отношению к этому соединению. Прототрофные организмы способны синтезировать данное вещество в клетке.
Прокариоты существенно различаются по потребностям в факторах роста. Например, молочнокислые бактерии ауксотрофны ко многим аминокислотам, пуринам, пиримидинам и 5–6 витаминам, в то время как различные штаммы Escherichia coli проявляют ауксотрофность к какому-либо одному, но разному фактору роста.
Особенно часто микроорганизмы ауксотрофны к аминокислотам. Так, для роста бактерии Leuconostoc mesenteroides необходимо не менее 17 аминокислот. Глутаминовая кислота является фактором роста для гемолитических стрептококков, гонококков и бацилл сибирской язвы.
Многие микроорганизмы проявляют ауксотрофность к витаминам, в частности к витаминам группы В. Витамины этой группы входят в состав жизненно важных ферментов. Ростовым фактором для многих патогенных бактерий – пневмококков, гонококков, возбудителей дизентерии является парааминобензойная кислота. Она необходима микробной клетке для синтеза пуриновых оснований и ряда аминокислот (серии, гистидин, тирозин, метионин).